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ろうそくの化学史:炎が明るい理由

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二つ目のろうそくの講義では、蒸気、すす、燃焼の実験を用いて、炎がどこで燃えるのか、そしてなぜ加熱された炭素粒子が光を放つのかを説明します。

engineerguy · 公開日 · 14 分 · 英語 · ライセンス:CC BY 3.0 · 出典:YouTubeで視聴

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AI生成の要約

この講義では、ろうそくの炎のさまざまな部分で何が起こるのか、なぜそれが起こるのか、そしてろうそくはどこへ行くのかを検討します。曲げたガラス管が炎の中央からろうそくのろうを蒸気状の流体として引き出し、それが凝縮します。この蒸気は遠くの地点まで運んで点火することができ、ろうそくから離れた場所に炎を与えます。炎の上部からの蒸気はすでに燃えているため、もはや燃えません。芯の可燃性蒸気は外の空気と出会い、炎の上に紙をかざすと、熱が空気と燃料が出会う環状の部分にあることが示されます。空気の入った瓶では、ろうそくは最初よく燃えますが、その後炎は弱まり、十分な新鮮な空気がないために消えます。綿球から作ったより大きな芯は、不完全燃焼により目に見える黒いすすの流れを生み出します。炎を上げて燃える火薬と、炎を上げずに燃える鉄粉が比較され、リコポディウムは炎の雲を示し、その激しい音は燃焼が連続的でなかったことを証明します。発光部分に浸した管は燃えない黒い蒸気、つまりろうそくの煙、同じ炭素を生み出します。講義では、ろうそくの炎の輝きは固体粒子によるものであると論じられます。なぜなら、十分な空気と混合したプロパンのブンゼン炎は淡く青く燃えるからです。最後に、ろうそくの生成物を捕集する容器は曇り、光は弱く燃えます。ろうそくの上にかざした冷水のスプーンは暗くなり、曇りの原因が水であることを示します。

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タイムスタンプ付きの章の要約

ろうそくの炎の蒸気と燃焼

  • [0:27] 講義は、炎の特定の部分で何が起こるのか、なぜそれが起こるのか、そしてろうそくはどこへ行くのかをどのように確かめるかに移ります。
  • [0:47] 炎の中央に差し込んだ曲げたガラス管は、重い物質のようにフラスコの底に落ちる何かを引き出します。
  • [1:20] 炎から引き出された物質は、気体ではなく蒸気状の流体にされたろうそくのろうです。気体は永続的に残りますが、蒸気は凝縮します。
  • [1:29] ろうそくを吹き消すと、この蒸気の凝縮により不快な臭いが生じます。
  • [1:54] ガラスフラスコ内でろうを加熱すると、ろうそくの中央にあるような蒸気が生じ、それに火をつけることができます。
  • [2:15] 炎の中に配置した管は蒸気を遠くの地点まで運び、そこで点火することができ、ろうそくから離れた場所にろうそくの炎を与えます。
  • [2:36] 二つの別個の作用があります。蒸気の生成とその燃焼であり、どちらもろうそくの特定の部分で起こります。
  • [2:49] 炎の上部から引き出された蒸気はすでに燃えているため、もはや可燃性ではありません。
  • [3:04] 可燃性蒸気は炎の中央の芯にあり、空気は外にあり、光が得られ蒸気が消費される間にそれらの間で激しい化学作用が起こります。
  • [3:29] 炎の上に紙をかざすと、熱が内部ではなく、空気と燃料が出会う環状の部分にあることが示されます。
  • [3:58] 空気は燃焼に絶対に必要であり、新鮮な空気が必要です。

ろうそくの燃焼と空気

  • [4:11] ろうそくの上に空気の入った瓶を置くと、最初はよく燃えますが、その後炎は上へ引き寄せられ、弱まり、消えます。
  • [4:29] 瓶は一部変化し一部変化していない空気で満たされていますが、ろうそくの燃焼に必要な十分な新鮮な空気を欠いています。
  • [4:38] これらは若い化学者が身につけなければならない要点であり、この作用をより詳しく研究すると、興味深い推論の段階が明らかになる。
  • [4:47] 扱われる事例は、ろうそくの燃焼、空気不足によって消えるろうそく、そして不完全燃焼である。

不完全燃焼とすす

  • [5:07] 綿球から作ったより大きな芯には、より多くの空気の供給が必要であり、さもなければ燃焼はより不完全になる。
  • [5:22] 炎から目に見える黒いすすの流れが立ち上り、十分な空気を得られないため不完全燃焼であることを示している。
  • [5:37] ろうそくの燃焼に必要なものが欠けていると、非常に悪い結果が生じる。
  • [5:46] 紙に残った焦げた輪は、ろうそくを燃やすとすす、すなわち木炭または炭素が生じることを示している。
  • [6:01] 燃焼が常に炎の形をとるのか、それとも炎の他の状態が存在するのかを調べなければならない。

炎を伴う燃焼と炎を伴わない燃焼

  • [6:12] 火薬には炭素やその他の物質が含まれており、それによって炎を上げて燃える。
  • [6:23] 粉末にした鉄、すなわち鉄粉が第二の物質として導入される。
  • [6:32] 提案された実験では、火薬と鉄粉を一緒に燃やし、炎を伴って燃える物質と炎を伴わずに燃える物質の違いを示す。
  • [6:48] その燃焼において、火薬は炎を上げて燃え、一方鉄粉は舞い上がって炎を生じることなく燃える。
  • [7:21] 燃焼におけるこれら二つの区別が、光を放つために用いられる炎のあらゆる有用性と美しさの基礎となっている。
  • [7:29] 照明のための油、ガス、またはろうそくの適性は、これら異なる種類の燃焼にかかっている。
  • [7:39] 炎には非常に奇妙な条件があるため、燃焼の種類を見分けるには巧妙さと繊細な識別力が必要である。

リコポジウムの炎の実験

  • [7:53] リコポジウムは分離した小さな粒子からなり、それぞれが蒸気とそれ自身の炎を生じうるが、燃焼は一つの炎として見える。
  • [8:00] 一定量のリコポジウムに火をつけると、その効果が示される。
  • [8:12] その結果は見かけ上一つの塊となった炎の雲であるが、激しい音が燃焼が連続的でも規則的でもなかったことを証明している。
  • [8:17] これは先に論じた鉄粉の燃焼のような例ではなく、講演者はそちらへ戻る。
  • [8:26] 講演者はろうそくを取り、その最も明るい部分を調べることを提案する。

ろうそくの炎の黒い蒸気と固体粒子

  • [8:31] 以前に見られた黒い粒子は炎から発生し、今度は異なる仕方で発生している。
  • [8:41] ガラス管は、最初の実験よりわずかに高い位置で、発光部分にちょうど浸るように配置される。
  • [8:50] 先ほどの白い蒸気の代わりに、インクのように黒い蒸気が現れる。
  • [8:59] 黒い蒸気に火を近づけても、それは燃えない。
  • [9:10] その粒子はまさにろうそくの煙であり、ろうそくの中に存在するのと同じ炭素である。
  • [9:25] すすや黒色物としてロンドン中を飛び回っていた物質こそが、炎のまさに美しさと生命なのである。
  • [9:38] 物質が蒸気の状態をとらずに燃えるときはいつでも、液体になるにせよ固体のままであるにせよ、それは極めて輝くようになる。
  • [9:52] ろうそくの炎がその輝きを負うているのは、固体粒子の存在による。

炭素粒子と炎の光

  • [10:03] 一片の炭素または木炭は燃えて光を放ち、ちょうどろうそくの一部としてそうするのと同じである。
  • [10:13] ろうそくの炎の中の熱がろうの蒸気を分解し、炭素粒子を遊離させ、それが熱せられて赤熱しながら上昇する。
  • [10:23] 燃えた粒子は決して炭素としてろうそくを離れることはなく、完全に見えない物質として空気中へ去っていく。
  • [10:33] 木炭のような汚いものでさえ、この過程を通じて白熱することができる。
  • [10:45] すべての明るい炎はこれらの固体粒子を含んでおり、ろうそくのように燃えながら生じるにせよ、火薬や鉄粉のように燃えた直後に生じるにせよ同じである。

炎の明るさと燃焼粒子

  • [11:00] 塩素酸カリウムを砂糖と混ぜたものは、硫酸を一滴触れると即座に発火し、化学作用を例示する。
  • [11:24] 明るい炎は去っていく固体粒子であり、粒子の分離がなければ明るさはない。
  • [11:40] ろうそくの炎がその明るさを負うているのは、燃焼中に炭素粒子が分離することによる。
  • [11:50] プロパンのブンゼン炎に十分な空気を加えて、粒子が遊離する前にすべてが燃えるようにすると、明るさが失われる。
  • [12:04] ガスには依然として多量の炭素が含まれているが、燃える前に大気と混ざると炎は淡く青くなる。
  • [12:12] その違いはもっぱら、ガスが燃やされる前に固体粒子が分離されないことによる。
  • [12:17] ろうそくの燃焼は生成物を生じ、その一部は木炭またはすすであり、それが燃えると別の生成物を生じる。

ろうそくの生成物、暗い光、曇った容器

  • [12:35] 一つの容器がろうそくの生成物をすべて捕らえ、その壁はかなり不透明になる。
  • [12:42] 瓶の側面が曇り、光が弱々しく燃え始める。
  • [12:47] 生成物は光を暗くし、また容器の側面を不透明にする。
  • [12:51] 冷たい水から取り、乾拭きして、すすがつかないようにろうそくの上にかざしたスプーンは、容器の壁のように曇る。
  • [13:17] その曇りを引き起こすのは水である。
  • [13:21] その水は、困難なく液体の形をとらせることができる。

[0:15] 前回お会いしたときは、ろうそくの流動部分に関する全体的な性質と配置、そしてその流動体がどのように燃焼の場に到達するかについて考察することに時間を費やしました。そして今、私は皆さんの注意を、炎の特定の部分で何が起こっているのかを確認するための手段に向けていただきたいと思います。なぜそれが起こるのか、起こるときに何をするのか、そして結局のところろうそく全体はどこへ行くのか。なぜなら、ご存じのとおり、ろうそくが私たちの前に持ち出されて燃やされると、適切に燃やされれば、ろうそく立てに少しの汚れも残さずに消えてなくなるからです。これは非常に興味深い現象です。まずこの暗い部分を調べましょう。さて、この曲がったガラス管を取り、一端を炎の中央に差し込みます。

[0:59] 炎から何かが出てきているのがすぐにわかります。もう一方の端では、炎の中央部分から何かが徐々に引き出され、管を通ってあのフラスコの中に入り、そこで外気中とはまったく異なる振る舞いをすることがわかります。それは管の端から出るだけでなく、重い物質のようにフラスコの底へ落ちていきます。実際に重いのです。それはろうそくの蝋が蒸気状の流体になったものであり、気体ではないことがわかります。(気体と蒸気の違いを学ばなければなりません。気体は永続的に気体のままであり、蒸気は凝縮するものです。)ろうそくを吹き消すと、この蒸気の凝縮に起因する非常に不快な臭いを感じます。これは炎の外側にあるものとは大きく異なります。そして、それをより明確にするために、私はこの蒸気のより大きな部分を生成して点火しようとしています。なぜなら、ろうそくの中で小規模に起こっていることを完全に理解するには、科学者として、必要ならばより大きな規模で生成して、異なる部分を調べなければならないからです。

[1:54] ここにガラスフラスコに入った蝋があり、私はそれを熱くしました。あのろうそくの炎の内部が熱いように、芯の周りの物質も熱いのです。蝋が流体になり、そこから少し煙が出て、蒸気が立ち上っているのがわかります。これを点火できます。これこそが、ろうそくの中央にあるのとまったく同じ種類の蒸気です。私は別の管を炎の中に注意深く配置し、少し注意することで、その蒸気を管を通して反対側の端まで導くことができました。そこで点火して、ろうそくから離れた場所で完全にろうそくの炎を得ます。

[2:31] さて、あれをご覧なさい。なんと美しい実験でしょう。そしてこのことから、明らかに二種類の異なる作用があることがわかります。一つは蒸気の生成、もう一つはその燃焼です。どちらもろうそくの特定の部分で起こります。すでに燃えている部分からは蒸気は得られません。管を炎の上部に上げると、蒸気が掃き出されるとすぐに、出てくるものはもはや可燃性ではありません。すでに燃えているのです。どうやって燃えたのか?なぜなら、こうして燃えたのです。芯がある炎の中央にはこの可燃性の蒸気があり、炎の外側にはろうそくの燃焼に必要となる空気があります。その二つの間で激しい化学作用が起こり、空気と燃料が互いに作用し、光を得ると同時に蒸気自体が消費されるのです。ろうそくの熱がどこにあるかを調べると、非常に不思議な配置になっていることがわかります。このろうそくを取り、紙片を炎のすぐ近くに当てると、

[3:34] その炎の熱はどこにあるのでしょう?内側にはないのがわかりますか?それは輪になっていて、まさに私が化学作用があると言った場所にあります。そして、この実験の私の不規則なやり方でも、あまり乱れがなければ、常に輪ができるでしょう。なぜなら、熱は空気と燃料が出会う場所にあるからです。これは私たちが主題を進める上で最も重要です。空気は燃焼に絶対に必要です。さらに、新鮮な空気が必要であることを理解していただかねばなりません。さもなければ、私たちの推論と実験は不完全なものになるでしょう。

[4:11] ここに空気の入った瓶があります。これをろうそくの上にかざすと……最初はとてもよく燃え、私が言ったことが正しいことを示しています。しかしすぐに変化が起こります。炎が上に引っ張られ、やがて弱まり、最後には消えるのがわかります。なぜ消えるのか?瓶は空気で満ちていますが、一部は変化し、一部は変化していません。しかし、ろうそくの燃焼に必要な新鮮な空気が十分に含まれていないのです。これらはすべて、若い化学者として私たちが集めなければならない要点です。そして、この種の作用をもう少し詳しく見れば、すぐにいくつかの推論の段階が非常に興味深いものであることがわかるでしょう。

[4:47] ろうそくの燃焼の場合があります。空気の不足によってろうそくが消える場合があります。そして今、不完全燃焼の場合があります。これは私たちにとって非常に興味深いので、ろうそくが可能な限り最良の方法で燃える場合と同じくらい徹底的に理解してほしいのです。今から大きな炎を作ります。最大の実例が必要だからです。ここにこれらの綿球から作ったより大きな芯があります。結局のところ、これらすべてはろうそくと同じものです。芯が大きければ、空気の供給もより多く必要です。さもなければ、燃焼はより不完全になるでしょう。

[5:22] さて、大気中へ上っていく黒い物質をご覧なさい。それが規則的に流れ出ています。炎から飛び散るすすをご覧なさい。なんと不完全な燃焼でしょう。空気が十分に得られないからです。では、何が起きているのでしょうか。ろうそくの燃焼に必要なある種のものが欠けているために、それに応じて非常に悪い結果が生じているのです。しかし、ろうそくが純粋で適切な空気の状態で燃やされたときに何が起こるかは分かります。紙に付いた焦げた輪を思い出してください。そして反対側では、ろうそくの燃焼が同じ種類のすす、すなわち炭、つまり炭素を生み出すのが分かります。私たちの目的にとって非常に必要なことですから、説明させてください。私はろうそくを取り上げ、その燃焼の一般的な結果を炎の形で示しますが、燃焼が常にこの状態にあるのか、それとも炎には他の状態があるのかを確かめなければなりません。そしてすぐに、そうした状態が存在すること、そしてそれらが私たちにとってきわめて重要であることを発見するでしょう。

[6:12] ここに少量の火薬があります。火薬は炎を上げて燃えることはご存じでしょう。炎と呼んでも差し支えありません。火薬には炭素やその他の物質が含まれていて、全体として炎を上げて燃えるのです。そしてここに粉末にした鉄、つまり鉄粉があります。さて、この二つを一緒に燃やしてみようと思います。私の目的は、火薬に鉄粉を点火させ、空気中で燃やし、それによって炎を上げて燃える物質と炎を上げずに燃える物質の違いを示すことです。さて、ここに混合物があります。私が火を付けたら、その燃焼をよく見ていてください。燃焼には二種類あることが分かるでしょう。火薬が炎を上げて燃えるのが見え、鉄粉が舞い上がるのが見えます。鉄粉も燃えるのが見えますが、炎は生じません。それぞれ別々に燃えるのです。

[7:17] 火薬があり、それは炎を上げて燃えます。そして鉄粉があり、それは別の種類の燃焼をします。ご覧のとおり、ここに二つの大きな違いがあります。そして光を放つために用いる炎の有用性と美しさのすべては、これらの違いにかかっているのです。照明のために油やガスやろうそくを使うとき、それらの適性はすべてこれらの異なる燃焼の種類にかかっています。炎には非常に奇妙な状態があり、燃焼の種類を互いに区別するには、ある程度の巧みさと細やかな識別力が必要です。たとえば、ここに非常に燃えやすい粉末があり、ご覧のとおり……

[7:52] ……別々の小さな粒子からできています。これはリコポディウムと呼ばれ、これらの粒子のそれぞれが蒸気を発生させ、それ自身の炎を作り出します。しかし、それらが燃えるのを見ると、全体が一つの炎のように思えるでしょう。では、ある量に火を付けてみます。その効果をご覧ください。一団の炎が、見た目には一つの塊のように見えました。しかし、あのざわめく音は、燃焼が連続的でも規則的でもないことの証拠でした。これは、私が話してきた鉄粉の燃焼のような例ではなく、今それに戻らなければなりません。

[8:26] ろうそくを取り上げ、私たちの目に最も明るく見える部分を調べてみましょう。なぜでしょう。そこには、すでに何度も炎から出るのを見てきた黒い粒子があり、今度は別の方法でそれを取り出そうとしています。最初の実験のように、ちょうどこの光る部分に浸るようにガラス管を配置しましたが、今回はもっと高い位置です。結果をご覧ください。以前得たのと同じ白い蒸気の代わりに、今度は黒い蒸気が得られます。インクのように黒く出てきます。確かに白い蒸気とはまったく違います。そして火を近づけると、燃えないことが分かるでしょう。

[9:10] さて、先ほど言ったように、これらの粒子はまさにろうそくの煙です。なぜなら、それはろうそくの中に存在するのと同じ炭素だからです。そして、どうしてろうそくのろうから出てくるのでしょうか。明らかにそれはろうの中に存在していたのです。そうでなければ、ここに得られるはずがありません。そして今、この説明について私についてきてほしいのです。ロンドン中を飛び回った、すすや煤の形をしたあらゆる物質が、まさに炎の美しさと生命であり、あの鉄粉が燃やされたように燃やされているものだとは、ほとんど思わないでしょう。今、この点について私についてきてほしいのです。物質が燃えるとき、火薬の炎の中で燃えた鉄粉のように、蒸気の状態をとらずに(液体になるにせよ固体のままであるにせよ)、それは極めて輝くのです。私が言おうとしていることは、燃えるにせよ燃えないにせよ、すべての物質に当てはまります。固体の形を保つならば、それらは極めて明るく、ろうそくの炎がその輝きを負うのは、この固体粒子の存在によるのです。

[10:03] ここに炭素、つまり木炭の一片があります。これは、ろうそくの一部として燃やされた場合とまったく同じように燃えて光を与えます。ろうそくの炎の中の熱がろうの蒸気を分解し、炭素粒子を遊離させます。それらはこのように今輝いているように熱せられて昇り、そして空気中に入ります。しかし、燃えた粒子はろうそくから炭素の形で出ていくことは決してありません。それらは完全に見えない物質として空気中へ出ていくのです。これについては後でお話しします。このような過程が進行していること、そして木炭のような汚いものがこれほど白熱しうることを考えるのは、美しいことではないでしょうか。つまりこういうことです。すべての明るい炎はこれらの固体粒子を含んでいます。燃えて固体粒子を生み出すすべてのもの、すなわちろうそくのように燃えている間に生み出すものも、火薬や鉄粉の場合のように燃えた直後に生み出すものも、これらすべてのものが私たちにこの輝かしく美しい光を与えるのです。

[11:00] 私は塩素酸カリウムと砂糖を混ぜました。化学作用の実例をお見せするために、これらに硫酸を一滴垂らします。すると、すぐに燃え上がります。さて、この様子から、燃焼の際に固体物質が生じるかどうかをご自身で判断できます。それが生じるか否かを判断できるような推論の筋道を、私はすでにお示ししました。なぜなら、この明るい炎とは、固体の粒子が飛び去っていくことにほかならないからです。粒子が分離されなければ、明るさは得られません。ろうそくの炎が明るいのは、燃焼の際にこれらの炭素の粒子が分離するからです。私はその配置をすぐに変えることができます。

[11:50] たとえば、ここにブンゼンバーナーのプロパンによる明るい黄色の炎があります。これらの粒子が遊離する前にすべてが燃焼するように、炎に多量の空気を加えたとしましょう。すると、この明るさは得られません。気体には炭素が豊富に含まれていますが、大気がそこに到達し、燃える前に混ざり合うため、炎がいかに淡く青いかがお分かりでしょう。その違いは、気体が燃える前に固体の粒子が分離されないことだけによるものです。ろうそくの燃焼の結果として、ある種の生成物が生じること、そしてこれらの生成物の一部は炭、すなわちすすと見なすことができること、その炭が後に燃焼すると別の生成物を生じること、そして今、私たちにとって非常に重要なのは、その別の生成物とは何かを突き止めることです。

[12:35] この容器はろうそくの生成物をすべて捕らえ、やがて容器の壁がまったく不透明になるのがお分かりになるでしょう。瓶の側面は曇り、光は弱々しく燃え始めます。ご覧のとおり、光をこれほど暗くするのは生成物であり、容器の側面をこれほど不透明にするのも同じものです。冷水に入っていたスプーンを取り、乾拭きして、すすが付かないようにろうそくの上にかざすと、容器の壁が曇るのと同じように、スプーンが曇ることがお分かりになるでしょう。そして今、次にお会いする時のために皆さんの考えを先へ進めておくために、この曇りを引き起こすのは水であることをお伝えしておきましょう。

[13:21] それが難なく液体の形をとるようにできることをお見せしましょう。

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[0:15] W‌e were occupied the last time we met in considering the general character and arrangement as regards the fluid portion of a candle, and the way in which that fluid got into the place of combustion. And now, I have to ask your attention to the means by which we are enabled to ascertain what happens in any particular part of the flame—why it happens, what it does in happening, and where, after all, the whole candle goes to, because, as you know very well, a candle being brought before us and burned, disappears, if burned properly, without the least trace of dirt in the candlestick—and this is a very curious phenomenon. We will examine this dark part first. And now, I take this bent glass tube, and introduce one end into the middle of the flame.

[0:59] You see at once that something is coming from the flame. At the other end you will see that something from the middle part of the flame is gradually drawn out, and goes through the tube and into that flask, and there behaves very differently from what it does in the open air. It not only escapes from the end of the tube, but falls down to the bottom of the flask like a heavy substance, as indeed it is. We find that it is the wax of the candle made into a vaporous fluid—not a gas. (You must learn the difference between a gas and a vapor: a gas remains permanent, a vapor is something that will condense.) If you blow out a candle, you perceive a very nasty smell, resulting from the condensation of this vapor. This is very different from what you have outside the flame; and, in order to make that more clear to you, I am about to produce and set fire to a larger portion of this vapor—for what we have in the small way in a candle, to understand thoroughly, we must, as scientists, produce in a larger way, if needful, that we may examine the different parts.

[1:54] Here is some wax in a glass flask, and I’ve made it hot, as the inside of that candle-flame is hot, and the matter about the wick is hot. You see that the wax has become fluid, and there is a little smoke coming from it and vapor rising up that I can set on fire. This, then, is exactly the same kind of vapor as we have in the middle of the candle. I have arranged another tube carefully in the flame, and I was able, by a little care, to get that vapor to pass through the tube to the other extremity, where I will light it, and obtain absolutely the flame of the candle at a place distant from it.

[2:31] Now, look at that. Is not that a very pretty experiment? And you see from this that there are clearly two different kinds of action—one the production of the vapor, and the other the combustion of it—both of which take place in particular parts of the candle. I shall get no vapor from that part which is already burnt. If I raise the tube to the upper part of the flame, so soon as the vapor has been swept away, what comes away will be no longer combustible: it is already burned. How burned? Why, burned thus: in the middle of the flame, where the wick is, there is this combustible vapor; on the outside of the flame is the air which we shall find necessary for the burning of the candle; between the two, intense chemical action takes place, whereby the air and the fuel act upon each other, and at the very same time that we obtain light the vapor itself is consumed. If you examine where the heat of a candle is, you will find it very curiously arranged. Suppose I take this candle, and hold a piece of paper close upon the flame,

[3:34] where is the heat of that flame? Do you not see that it is not in the inside? It is in a ring, exactly in the place where I told you the chemical action was; and even in my irregular mode of making this experiment, if there is not too much disturbance, there will always be a ring because the heat is where the air and the fuel come together. This is most important for us as we proceed with our subject. Air is absolutely necessary for combustion; and, what is more, I must have you understand that fresh air is necessary, or else we should be imperfect in our reasoning and our experiments.

[4:11] Here is a jar of air. I place it over a candle . . . . . . and it burns very nicely in it at first, showing that what I have said about it is true; but there will soon be a change. See how the flame is drawing upwards, presently fading, and at last going out. And going out, why? The jar is full of air, partly changed, partly not changed; but it does not contain sufficient of the fresh air which is necessary for the combustion of a candle. These are all points which we, as young chemists, have to gather up; and if we look a little more closely into this kind of action, we shall soon find certain steps of reasoning extremely interesting.

[4:47] We have the case of the combustion of a candle; we have the case of a candle being put out by the want of air; and we have now the case of imperfect combustion; and this is to us so interesting, that I want you to understand it as thoroughly as you do the case of a candle burning in its best possible manner. I will now make a great flame, because we need the largest possible illustration. Here is a larger wick made from these cotton balls. All these things are the same as candles, after all. If we have larger wicks, we must have a larger supply of air, or we shall have less perfect combustion.

[5:22] Now look at the black substance going up into the atmosphere; there is a regular stream of it. Look at the soot that flies off from the flame: see what an imperfect combustion it is, because it cannot get enough air. What, then, is happening? Why, certain things which are necessary to the combustion of a candle are absent, and very bad results are accordingly produced; but we see what happens to a candle when it is burnt in a pure and proper state of air. Recall the charred ring on the paper, and on the other side you see that the burning of a candle produces the same kind of soot—charcoal or carbon. Let me explain to you—as it is quite necessary for our purpose—that, although I take a candle and give you, as the general result, its combustion in the form of a flame, we must see whether combustion is always in this condition, or whether there are other conditions of flame; and we shall soon discover that there are, and that they are most important to us.

[6:12] Here is a little gunpowder. You know that gunpowder burns with flame— we may fairly call it flame. It contains carbon and other materials, which altogether cause it to burn with a flame. And here is some pulverised iron, or iron filings. Now, I propose burning these two things together. My object being to make the gunpowder set fire to the filings and burn them in the air, and thereby show the difference between substances burning with flame and not with flame. Now, here is the mixture; and when I set fire to it, you must watch the combustion, and you will see that it is of two kinds. You will see the gunpowder burning with a flame, and the filings thrown up. You will see them burning too, but without the production of flame. They will each burn separately.

[7:17] There is the gunpowder, which burns with a flame; and there are the filings—they burn with a different kind of combustion. You see, then, these two great distinctions; and upon these differences depend all the utility and all the beauty of flame which we use for the purpose of giving off light. When we use oil, or gas, or candle, for the purpose of illumination, their fitness all depends upon these different kinds of combustion. There are such curious conditions of flame, that it requires some cleverness and nicety of discrimination to distinguish the kinds of combustion one from another. For instance, here is a powder which is very combustible, consisting, as you see . . .

[7:52] . . . , of separate little particles. It is called lycopodium, and each of these particles can produce a vapor, and produce its own flame; but, to see them burning, you would imagine it was all one flame. I will now set fire to a quantity, and you will see the effect. We saw a cloud of flame, apparently in one body; but that rushing noise was proof that the combustion was not a continuous or a regular one. This is not an example of combustion like that of the filings I have been speaking of, to which we must now return.

[8:26] Suppose I take a candle, and examine that part of it which appears brightest to our eyes. Why? There I get those black particles, which already you have seen many times evolved from the flame, and which I am now about to evolve in a different way. I have arranged the glass tube so as just to dip into this luminous part, as in our first experiment, only higher. You see the result. In place of having the same white vapor that we had before, we now have a black vapor. There it goes, as black as ink. It is certainly very different from the white vapor; and when we put a light to it, we shall find that it does not burn.

[9:10] Well, these particles, as I said before, are just the smoke of the candle. Why, it is the same carbon which exists in the candle. And how comes it out of the candle wax? It evidently existed in the wax, or else we should not have had it here. And now I want you to follow me in this explanation. You would hardly think that all those substances which flew around London, in the form of soots and blacks, are the very beauty and life of the flame, and which are burned as those iron filings were burned. I want you now to follow me in this point, that whenever a substance burns, as the iron filings burnt in the flame of gunpowder, without assuming the vaporous state (whether it becomes liquid or remains solid), it becomes exceedingly luminous. What I have to say is applicable to all substances, whether they burn or whether they do not burn; that they are exceedingly bright if they retain their solid form, and that it is to this presence of solid particles in the candle-flame that it owes its brilliancy.

[10:03] I have here a piece of carbon or charcoal, which will burn and give us light exactly in the same manner as if it were burnt as part of a candle. The heat that is in the flame of a candle decomposes the vapor of the wax, and sets free the carbon particles—they rise up heated and glowing as this now glows, and then enter into the air. But the particles when burnt never pass off from a candle in the form of carbon. They go off into the air as a perfectly invisible substance. I shall tell you about this later. Is it not beautiful to think that such a process is going on, and that such a dirty thing as charcoal can become so incandescent? You see it comes to this—that all bright flames contain these solid particles; all things that burn and produce solid particles, either during the time they are burning, as in the candle, or immediately after being burnt, as in the case of the gunpowder and iron-filings—all these things give us this glorious and beautiful light.

[11:00] I’ve mixed potassium chlorate and sugar. I shall touch them with a drop of sulfuric acid, for the purpose of giving you an illustration of chemical action, and they will instantly burn. Now, from the appearance of things, you can judge for yourselves whether they produce solid matter in burning. I have given you the train of reasoning which will enable you to say whether they do or do not; for what is this bright flame but the solid particles passing off? When the particles are not separated, you get no brightness. The flame of a candle owes its brightness to the separation, during combustion, of these particles of carbon. I can very quickly alter that arrangement.

[11:50] Here, for instance, is a bright yellow flame from propane in a Bunsen burner. Supposing I add so much air to the flame as to cause all to burn before those particles are set free, I shall not have this brightness. There is plenty of carbon in the gas; but, because the atmosphere can get to it, and mix with it before it burns, you see how pale and blue the flame is. The difference is solely due to the solid particles not being separated before the gas is burnt. You observe that there are certain products as the result of the combustion of a candle, and that of these products one portion may be considered as charcoal, or soot; that charcoal, when afterwards burnt, produces some other product; and it concerns us very much now to ascertain what that other product is.

[12:35] This vessel captures all the products of the candle, and you will presently see that the vessel’s walls become quite opaque. The sides of the jar become cloudy, and the light begins to burn feebly. It is the products, you see, which make the light so dim, and this is the same thing which makes the sides of the vessel so opaque. If I take a spoon that has been in the cold water, wipe it dry, and hold it over a candle—so as not to soot it—you will find that it becomes dim, just as the vessel’s walls are dim. And now, just to carry your thoughts forward to the time we shall next meet, let me tell you that it is water which causes the dimness.

[13:21] I will show you that we can make it, without difficulty, assume the form of a liquid.

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engineerguy(https://www.youtube.com/@engineerguyvideo)による「講義二:ろうそくの化学史 - 炎の明るさ(3/6)」は、CC BY 3.0(https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/)の下でライセンスされています。出典動画:https://www.youtube.com/watch?v=B8vSLgaW9WQ。このページは、段落の区切りとタイムスタンプを加えた動画のテキスト文字起こしです。制作者はVidleafと提携しておらず、Vidleafを推奨するものでもありません。VidleafはAIによる句読点とAI生成の要約を追加しました。元の文言はこのページで引き続き参照できます。

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